造纸行业清洁生产改造方案

造纸行业清洁生产技术改造纸行业清洁生产技术改 造方案造方案 1 13 摘要摘要 本文主要分析了我国造纸行业的污染现状 对造纸行业目前 技术的工艺 设备 生产技术以及管理缺陷等方面进行分析 并提出了推行清洁生产是造纸行业可持续发展的必要条件 然 后从工艺技术的革新 设备的改进 管理方法等方面对造纸行 业进行清洁生产的改造 旨在对造纸行业今后的可持续发展及 创新有其借鉴作用 2 13 目录 目录 一 造纸行业的发展概况 二 造纸工艺分析及产污分析 2 1 煮浆工段废液 3 2 2 含氯漂白废液造 3 2 3 制浆造纸过程产生的废水 4 三 生产技术改造 3 1 蒸煮车间工艺改进前后分析 5 3 2 提取车间工艺改进前后分析 6 3 3 漂白车间工艺改进前后分析 7 3 4 充分利用废纸浆 以节约术材资源 保护生态环境 7 3 5 制浆蒸煮废液的回收或综合利用 8 四 改善企业管理方式 4 1 优化管理结构 以清洁生产为中心 8 4 2 生产过程信息化 9 五 小组总结 3 13 一 造纸行业的发展概况一 造纸行业的发展概况 造纸是将木材 竹类 麻类 甘蔗渣类 棉类植物等经过化学处理制成 纸浆 纸浆再 经压榨烘干而得纸张的过程 作为在全世界制造工业中仅次于 电信制造和汽车工业的现代纸业 是指为包装 印刷和信息产业等提供商品材 料为主的 技术和资金较密集的 规模效益显著的 连续高教生产的制造业 造纸行业作为我国的一个重要的支柱产业 在国民经济中占有重要的地位 在过去的 2014 年 我国纸及纸板生产总量约为 10000 万吨 消费量约为 9600 万吨 造纸用纸浆生产总量约为 7450 万吨 但是伴随着产量的迅速增长 造纸行业带来的污染问题也日趋严重 其中由于造纸过程中使用大量的水 并 且生产过程中添加的各种助剂添加剂 因此造纸产生的废水已严重的污染水环 境 另外 制浆造纸工艺过程产生的各种废水 废气 废渣 如得不 到妥善 的回 收及处置而任意排放 则会对周围环境造成严重的污染 对后期的环境治理也 加大了难度 必将会影响到经济的发展 然而部分企业没能重视在清洁生产方 面的资金和技术投入 导致产生了较为严重的污染 对造纸企业的竞争力提升 以及可持续发展带来巨大的障碍 所以推行造纸行业的清洁生产改进技术是解 决现阶段造纸污染问题的重中之重 二 造纸工艺分析及产污分析二 造纸工艺分析及产污分析 2 12 1 煮浆工段废液煮浆工段废液 即碱法煮浆 制浆 的黑液和酸法煮浆 制浆 的红液 目前我国只有个别造 纸厂采用酸法制浆 绝大部分造纸厂采用碱法制浆 所排放的黑液主要是木素 和碳水化合物的降解产物 例如硫化木素 二甲硫醚和二甲基二硫化合物等 都有臭味并是造成废液中 COD 值增高的主要污染物 而碳水化合物的降解产物 则呈异变糖酸状态存在 是造成废液中 BOD 值增高的主要污染物 酸法蒸煮废 液的污染物 也是木素和碳合物的降解产物 是形成 COD 和 BOD 高的主要原因 4 13 2 2 含氯漂白废液造 纸厂污染最严重的是含氯漂白废液的排放 我国造纸厂生产漂白纸浆的有 数千家 除个别厂外 均采用含氯漂白技术 例如氯化漂白 次氯酸盐漂白等 次氯酸盐漂白时主要产生三氯甲烷 废液中还含有 40 多种有机氯化物 其 中以各种氯代酚为最多 如二氯代酚 三氯代酚等 2 32 3 制浆造纸过程产生的废水制浆造纸过程产生的废水 制浆造纸过程的其他工段废水如纸机白水等称为中段水也含有各种污染物 质 这些废水如不处理也会对环境造成污染 但这些废水一般经过适当物理处 理 就能达标 另外 可采用半封闭循环系统 前一工序尽量用下一工序的废 水 以减少废水的排放量 5 13 三 生产技术改造三 生产技术改造 本次技改工程主要包括干湿法备料连续蒸煮技术改造工程 封闭筛选氧脱 木素技术改造工程 无氯漂白技术改造工程 3 项 涉及车间有蒸煮车间 漂白 车间 提取车间 从而对原有的间歇蒸煮工艺 开式筛选工艺和漂白工艺进行 技术改造 以达到节能 降耗 减污的目的 3 13 1 蒸煮车间工艺改进前后分析蒸煮车间工艺改进前后分析 6 13 3 1 1 技术改进前蒸煮车间工艺 技改前蒸煮车间工艺流程蒸煮车间生产工艺流程及产污环节见图 1 技改 前采用干法备料 间歇蒸煮工艺 草料经切草机 除尘器备料后 经过螺旋预 浸 加入烧碱 在蒸球内蒸煮后 进入喷放锅 经泵送至提取车间 3 1 2 技术改进后蒸煮车间工艺分析 蒸煮车间备料系统由原来的干法备料改为干湿法备料 彻底解决了干法备 料粉尘飞扬的问题 降低了备料工段的噪声和劳动强度 同时也提高了草片质 量 麦草蒸煮由原来的间歇蒸煮改为连续蒸煮 能耗低 污染少 纸浆质量稳 定 蒸煮麦草的 16 个蒸球全部拆除 由连续蒸煮系统代替 湿法备料产生的 洗草水由蒸煮车间排出 技改后蒸煮车间生产工艺流程图及产污环节见图 2 图 2 技术改进后蒸煮车间生产工艺流程及产污环节示意图 3 23 2 提取车间工艺改进前后分析提取车间工艺改进前后分析 3 2 1 技术改进前提取车间工艺 技改前提取车间采用开式筛选工艺 该车间以蒸煮车间黑浆为原料 经四 段逆流鼓式真空洗浆机洗涤 由输送机将浆料送至浆塔储存 后将浆料送至筛 洗净化工序经筛选净化后送入漂白车间 提取出来的黑液经黑液过滤机进入黑 液槽 由黑液泵送到碱回收车间 提取车间生产工艺流程图及产污环节见图 3 7 13 图 3 技术改进前提取车间生产工艺流程级产污环节 3 2 2 技术改进后提取车间工艺 技改后提取车间由开式筛选改为封闭筛选 可提高黑液提取率 降低制浆 系统用水量 提取车间将不再排水 提取车间还增加了双辊挤浆机 将草浆中 的黑液压滤出来 大大地提高了黑液提取率 技改后提取车间生产工艺流程图 及产污环节见图 4 图 4 技术改进后提取车间工艺流程图 3 33 3 漂白车间工艺改进前后分析漂白车间工艺改进前后分析 3 3 1 技术改进前漂白车间工艺流程 技术改进前漂洗车间采用传统的 CEPH 四段漂白 在漂白过程中 需要使 用大量的含氯漂白剂 8 13 图 5 技术改进前漂白车间工艺流程及产污环节 3 3 2 技术改进后漂白车间工艺分析 技术改进后采用无氯元素漂白工艺 BCF 工艺流程如下 图 6 技术改进后漂白工艺流程 氧脱木素系统技改工程是配套无元素氯漂白系统改造工程的预处理工序 可降低漂白段废水的污染负荷 提高浆的白度以利于后续漂白 同时也可提高 碱回收黑液回收再利用价值 3 43 4 充分利用废纸浆充分利用废纸浆 以节约术材资源 保护生态环境 以节约术材资源 保护生态环境 由于造纸资源的 日趋紧张和人们环境意识的不断提高 造纸污染越来越受 重视 今后 应充分利用废纸浆 以节约木材资源 保护生态环境 3 53 5 制浆蒸煮废液的回收或综合利用制浆蒸煮废液的回收或综合利用 搞好制浆蒸煮废液的回收或综合利用是造纸工业治污的主攻任务 制浆蒸 煮废液 不管是木浆的还是草浆的 碱法的还是酸法的 都是污染物 COD BoD SS 含量极高 色度深 稀释后易起泡沫的主要水污染源 如不充 分加以回收或综合利用而任意排放 将造成重大环境污染 造纸行业应对化 学浆 化学机械浆 半化学浆的蒸煮废液实行妥善高效的回收或综合利用 国 内已有许多企业进行了相应的开发研究 今后应加强 9 13 四 改善企业管理方式四 改善企业管理方式 4 14 1 优化管理结构 以清洁生产为中心优化管理结构 以清洁生产为中心 强化企业内部管理 积极推行清洁生产各项管理制度 企业内部管理是企 业 清洁生产的内因 为此各造纸厂应积极推行清洁生产的各项管理制度 包括 在我国已行之有效的制度 以环保目标责任制度和总量控制制度等 建立和完 善各项环境保保护管理制度 作到环境监督管理有制度 有依据 以确保生产 全过程的环境管理 按照环境总量控制定量考核的方法 把企业污染物排放总 量指标 层层分解到各生产部门 按月考核 即由环保部门定期或不定期对各 生产部门产生的污染物进行取样监测 季度评比 即根据考核指标把全季监测 结果进行考评 对不合格单位要责令整改 对产生污染源的各部门强化管理 严格控制 促使各生产部门之间互相监督 互相促进 共同把住污染关 尽可 能把污染物消灭在生产过程中 落实清洁生产审计工作 解决生产中的 瓶颈 问题 企业清洁生产审计 是实行全过程荇染控制的核心 清洁生产审计重点放在工艺流程分析上 进行 生产物料平衡 最大限度地降低流失 减少浪费 减轻环境污染 造纸行业实 施清洁生产 其重要前提是实施清洁生产审计 通过清洁生产审计 可提高企 业的管理水平 提高原材料 水 能源的使用效率 减少污染物的产生量和排 放量 从而有助于企业提高生产效率 改善企业形象 4 24 2 生产过程信息化生产过程信息化 随着科学技术的进步 传统的制造业企业为了应对激烈的市场竞争 采用 现代先进科学技术 在生产过程中利用信息化技术提高企业的运行效率和生产 能力 20 世纪 80 年代后期 美国在总结 MRP 实施成功率较低的教训并吸收日本 准时制生产系统 JIT 经验的基础上 提出既重视计划又重视执行的管理新思想 MES 的发展历史比 ERP PCS 都要短 但是它能有效地实现以时间为关键的制造 思想 因而在发达国家发展迅速 并给工厂带来了巨大的经济效益 MES 控制 10 13 系统实现了工厂过程自动化与管理信息化之间的有效集成 制造执行系统 MES Manufacturing Execution System 是美国上世纪九十年代提出来的概念 是指通过信息的传递对从生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化管 理 根据当前企业信息化实施经验 企业信息化模型分为三层 企业级 ERP 生产级 MES 过程级 SFC MES 处于企业级和过程级的连接层 主要负责生产管理和调度执行 MES 通 过控制包括物料 设备 人员 流程指令和设施在内的工厂所有资源来提高制 造竞争能力 提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制 文档管理 生产调度等功能的方式 从而实现实时化的 ERP MES 过程控制系统的集成一 体化 它形成了一个信息交换的桥梁 使企业管理者能够实时的掌握生产信息 进行决策生产 在提高生产效率 加强生产管控能力 降低消耗等方面发挥着 重要的作用 4 2 1 MES 在纸业的应用原理 在造纸工业中 底层控制系统已经基本上实现了基础自动化和过程自动化 并且在此基础上形成了相对独立的系统 但是每个系统都有各自的处理逻辑 数据库 数据模型和通信机制 他们形成一个个信息孤岛 缺乏信息资源的共 享和生产过程的统一管理 它们之间在软件上相互独立 不能提供资源共享 同时 底层生产控制系统和上层管理系统之间缺少一个中间层软件 这使得底 层大量的数据闲置 很难为管理层提取出建设性信息 另外 ERP 等管理信息系统主要是针对资源计划 这些系统通常能处理昨天 以前发生的事情 作历史分析 亦可预计并处理明天将要发生的事件 但对 今天正在发生的事件却相对处于一个盲区 在 ERP 所关注的各项资源中 生产 过程信息在企业的管理系统中始终是 离线 的 生产过程信息始终不能连续 自动 完整的反映在企业管理系统中 这样在管理信息系统和生产控制系统之 间 存在一个信息流上的断层 一些国际大生产商的 MES 产品已经十分成熟 其设计原理是借助于现代信 息技术和先进功能 消除管理系统和生产控制系统之间的断层 提高制桨造纸 的效率和盈利 一套完整的 MES 系统涵盖了从订单下达到生产排产 分切优化 卷取 涂布 复卷 再卷 质量检查 质量管理 成本管理 仓储管理及 ERP 11 13 集成的全业务流程 MES 信息平台可建立数字化透明工厂使得集团领导及时准 确的了解生产状况 发现问题 解决问题 通过实时数据采集 长期存储生产 数据和统计分析数据 为管理部门提供准确的决策依据 使得生产管理部门把 精力从收集数据转移到分析数据 研究问题 改进生产上 数据采集的实时性 淮确性是整个 MES 系统成功运行的重要保障 这些数据来源可以分成这样几种 生产过程自动化数据 特殊设备的系统直接连接数据 如质量检测设备 各种 手工数据 车间操作工人的设备故障信号 原因指定等 基于关系型数据库 的 ERP 数据和其它商务系统的数据 MES 系统架构 MES 使用实时的 准确的数据信息来响应 指导 触发 报告生产现场发 生的事件 对制桨造纸各工段设备运行状态 库存 水电汽的消耗等实时数据 进行分析处理 并能将各个子公司的重要信息通过因特网及时准确地传递给相 关管理人员 合理进行生产调度 同时现场信息可以及时报告给集团级领导 为企业决策提供直接支持 4 2 2 MES 在中国纸业的应用现状 中国纸业要真正成为世界纸业航母 需要改变传统的管理方式 与国际造 纸业管理模式接轨 那么实施企业信息化 运用先进的 MES 信息管理平台 建 立透明化数字工厂模型 提高管理效率 降低管理成本 提高企业在国际造纸 业的竞争能力是一种发展的必然趋势 造纸工业又是一个技术密集 工艺复杂 资源消耗量大 产生污染物多的 12 13 工业 为了适应激烈的市场竞争 实现制浆造纸工业的现代化 在提高经济效 益的同时 还要在生产的过程中尽可能地减少污染 降低消耗 保护环境 当前 中国造纸工业正面临着产品结构的调整 对于产品的质量与档次提 出了更高的要求 未来的发展正面临着从众多的小型造纸厂向集约化 大型化 过渡 所有这些都说明了造纸企业生产计划受市场影响越来越大 面对销售部 门对产品交货时间的严格要求 面对营销计划的不断调整 造成了生产计划不 断变更 而在许多工厂中 全厂管理的功能目前仍然由文件和人工系统进行 通常有经验的工作人员执掌着工厂的生产管理 在大多数运行中 人工系统和 有经验人员的判断总是起着重要作用 但是由于市场要求产品的品种和数量经 常变化 靠人工和经验调整必然反应慢 使生产率降低 缺乏竞争力 并且 由于生产运行速度加快 信息处理速度也随之加快 以分 秒的速度进行 此 时靠人工干预显然是不切实际的 因此 对信息进行管理和处理的 MES 的引入 势在必行 这时需要的不仅是先进的生产设备和能力 更重要的是保证在企业 的计划层与生产控制层之间建立起直通车 MES 再者 造纸企业的生产方式是稳定连续的过程化生产 生产工艺变动小 设备维护量大 生产车间广泛采用 DCS 控制技术等 因此其 MES 模型的构建应 注重从生产计划下达到成品产出的生产优化信息 除此之外 设计和建立完善 的造纸 MES 的必要条件是建立完备的数据采集系统 MES 需要的数据直接来源 于生产过程的 DCS 控制系统 监控系统和数据采集系统采集的实时数据经过处 理后生成生产过程信息 供 MES 使用 参考文献 1 王树功 麦志勤 李明光 谭华强 冯坚 罗振浩 我国造纸行业清 洁生产的思路及案例分析 J 重庆环境科学 2005 8 23 卷第 4 期 2 洪冰 造纸行业清洁生产分析及对策 J 辽宁省环境科学研究院 13 13 沈阳 3 李海华 闫维凤 李伟 张履坚 王红民 制浆造纸工艺清洁生产技 术改造 J 中华纸业 2012 11 12 22 五 小组总结 在写调研报告的过程中 我们经历了感动 经历了一起奋斗的酸甜苦辣 也一起分享了成功的喜悦 这次的调研对我们每个人来说都是一个挑战 首先 清洁生产不是我们熟悉的领域 有很多不懂的地方 这就需要我们查找资料 14